Kosmiczny pomysł prosto z Kalifornii
Młoda firma kosmiczna z Kalifornii pracuje nad planem przechwytywania małych asteroid w nadmuchiwane worki i parkowania ich w pobliżu Ziemi.
Brzmi jak science fiction: kosmiczne głazy wielkości domu jednorodzinnego, schwytane w gigantyczny nadmuchiwany worek i powoli holowane na bezpieczne miejsce w pobliżu naszej planety. A jednak dokładnie nad tym pracuje amerykański start-up TransAstra, finansowany przez anonimowego zleceniodawcę.
Kosmiczny worek jako sieć na błąkające się głazy
TransAstra, z siedzibą w Los Angeles, opracowuje system, w którym statek kosmiczny rozkłada ogromny, składany worek wokół małej asteroidy. Worek wykonany jest z niezwykle wytrzymałego tworzywa sztucznego, podobnego do odpornego na ciepło materiału Kapton, stosowanego m.in. w satelitach.
Po całkowitym rozłożeniu worek tworzy swoisty kokon wokół asteroidy. Statek kosmiczny może następnie spokojnie holować schwytany głaz do tak zwanego punktu równowagi grawitacyjnej — prawdopodobnie punktu Lagrange'a L2, znajdującego się około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, po jej nocnej stronie.
Celem jest stworzenie czegoś w rodzaju orbitalnego warsztatu: stałego miejsca, gdzie roboty wydobywają surowce z asteroid i bezpośrednio przetwarzają je na materiały do budowy nowej infrastruktury kosmicznej.
Pierwsza analiza wykonalności tej misji, noszącej wewnętrznie nazwę New Moon, została już opłacona przez tajemniczego klienta. Może nim być organizacja kosmiczna, ale również firma komercyjna zainteresowana surowcowym wymiarem tego przedsięwzięcia.
Po co w ogóle zbierać kamienie z kosmosu?
Asteroidy to nie są zwykłe kawałki skał. Wiele z tych obiektów kryje w sobie cenne substancje. TransAstra skupia się na dwóch typach:
- Typ C: asteroidy bogate w węgiel, zawierające dużo wody i substancji lotnych
- Typ M: asteroidy bogate w metale, w tym nikiel, żelazo i potencjalnie metale szlachetne
Woda w przestrzeni kosmicznej jest na wagę złota — nie do picia, lecz jako surowiec do produkcji paliwa rakietowego. Przy użyciu energii elektrycznej można ją rozłożyć na wodór i tlen, czyli dokładnie to, czego potrzebuje większość silników rakietowych. Oznacza to, że mniej paliwa musiałoby być wynoszone z Ziemi, co czyni misje tańszymi i bardziej elastycznymi.
Skały bogate w metale są z kolei interesujące do budowy:
- elementów paneli słonecznych
- konstrukcji stacji kosmicznych i satelitów
- osłon ochronnych przed promieniowaniem kosmicznym
Pozyskując surowce dosłownie z kosmosu, można pominąć znaczną część kosztownej logistyki transportu z powierzchni Ziemi.
Plan zakłada przechwycenie dziesiątek asteroid wielkości domu
Prezes TransAstra, Joel Sercel, szacuje, że w ciągu najbliższych dziesięciu lat nawet 250 małych asteroid może nadawać się do tego rodzaju operacji. Chodzi o obiekty o średnicy do około 20 metrów — mniej więcej wielkości wolnostojącego domu lub niewielkiego bloku mieszkalnego.
Firma planuje flotę wielokrotnego użytku robotycznych statków kosmicznych, które za każdym razem miałyby:
- wybierać odpowiednią, stosunkowo wolno przemieszczającą się asteroidę
- precyzyjnie zbliżać się do niej za pomocą autonomicznej nawigacji
- rozkładać i zamykać nadmuchiwany worek wokół skały
- holować pakunek do punktu L2 przy użyciu silników elektrycznych lub słonecznych
- przekazywać asteroidę innym robotom zajmującym się jej przetwarzaniem
Koncepcja wydaje się kosztowna i skomplikowana, ale pozwala zaoszczędzić ogromne sumy na wynoszeniu ciężkich materiałów z głębokiej studni grawitacyjnej Ziemi. Miałoby to kluczowe znaczenie zwłaszcza dla takich wizji, jak wielkie stacje energii słonecznej na orbicie czy stałe bazy na Księżycu.
Jak dokładnie działa taki gigantyczny kosmiczny worek?
Worek musi jednocześnie spełniać dwa zadania: szczelnie owijać asteroidę i wytrzymywać kontakt z ostrymi krawędziami oraz drobne zderzenia z odłamkami kosmicznymi. Dlatego rozważa się konstrukcję wielowarstwową:
- warstwa wewnętrzna, dopasowująca się ściśle do kształtu skały
- warstwa wzmocniona chroniąca przed rozdarciami i uderzeniami
- opcjonalna zewnętrzna warstwa osłonowa przed promieniowaniem i ekstremalnymi wahaniami temperatury
Cały worek jest wynoszony złożony do niewielkich rozmiarów i rozkładany dopiero w pobliżu asteroidy. Nie musi być w pełni szczelny jak balon — w przestrzeni kosmicznej praktycznie nie ma powietrza, więc liczy się przede wszystkim kształt i wytrzymałość mechaniczna.
Worek pełni jednocześnie funkcję siatki połowczej, ekranu przeciwpyłowego i klatki bezpieczeństwa, zapobiegając niekontrolowanemu rozlatywaniu się odłamków podczas obróbki.
Bezpieczeństwo kosmiczne: czy to nie jest niebezpieczne?
Perspektywa holowania ogromnych głazów w kierunku Ziemi naturalnie rodzi pytania o ryzyko. Błąd w nawigacji mógłby teoretycznie doprowadzić do uderzenia. Dlatego TransAstra wyraźnie pozycjonuje swój system jako kontrolowane, powolne przemieszczanie do stabilnego punktu, z dala od bezpośredniego otoczenia Ziemi.
Punkty równowagi grawitacyjnej, takie jak L2, są już od dawna wykorzystywane przez teleskopy i satelity meteorologiczne. Są wystarczająco stabilne, by utrzymać kontrolę nad orbitą, a jednocześnie wystarczająco odległe od Ziemi, by nie stanowić bezpośredniego zagrożenia. Każda misja będzie musiała podlegać międzynarodowemu nadzorowi, ponieważ traktaty i porozumienia dotyczące przestrzeni kosmicznej zobowiązują państwa do odpowiedzialności za obiekty przez nie wynoszone.
Górnictwo kosmiczne jako nowy przemysł
Wiele dużych organizacji kosmicznych, takich jak NASA i ESA, myśli długoterminowo o tak zwanym wykorzystaniu zasobów in-situ — czyli używaniu materiałów już obecnych w przestrzeni kosmicznej. TransAstra stara się teraz powiązać tę ideę z konkretnym, komercyjnym modelem biznesowym.
Możliwe zastosowania, na które liczą firmy i rządy:
- stacje tankowania dla międzyplanetarnych statków kosmicznych
- materiały budowlane dla dużych konstrukcji na orbicie i wokół Księżyca
- surowce na potrzeby przyszłych załogowych misji na Marsa i dalej
Wykonalność całego przedsięwzięcia zależy od wielu czynników: kosztów wynoszenia ładunków, niezawodności autonomicznych robotów, regulacji prawnych oraz rzeczywistego zapotrzebowania na te surowce w kosmosie. Nie chodzi więc o szybki zysk, lecz o grę na dziesiątki lat.
Czym właściwie są asteroidy typu C i M?
Dla laika te litery mogą brzmieć abstrakcyjnie. Asteroidy typu C zawierają wiele związków bogatych w węgiel oraz minerały uwodnione. Ta woda jest interesująca jako surowiec do produkcji paliwa i podtrzymywania życia. Asteroidy typu M swoim składem przypominają jądra rozpadłych protoplanet i są bogate w metale, co czyni je atrakcyjnymi kosmicznymi "bankami metali".
W praktyce misje będą często szukać kombinacji obu typów: wody do produkcji paliwa i metali do elementów konstrukcyjnych. Kto potrafi niezawodnie dotrzeć do obu rodzajów i je wydobywać, dysponuje bazowym pakietem do budowy trwałej, kosmicznej gospodarki.
Jak szybko to może stać się rzeczywistością?
Najbliższe lata upłyną przede wszystkim na małych misjach demonstracyjnych. Mowa o:
- lotach testowych z miniaturowymi wersjami worka, służących do przechwytywania odpadów lub obiektów testowych
- krótkich lotach do pobliskich asteroid w celu dopracowania technik sensorycznych i nawigacyjnych
- eksperymentalnym przetwarzaniu małych próbek na orbicie ziemskiej
Dopiero gdy te etapy przebiegną pomyślnie, holowanie głazów o średnicy kilkudziesięciu metrów stanie się realnym celem. Rozwój technologii będzie postępował krok po kroku, ze względu na wysokie koszty i konieczność precyzyjnego zarządzania ryzykiem.
Dla miłośników astronautyki plan ten daje jednak przebłysk przyszłości, w której nasza planeta nie jest już jedynym punktem startowym dla wszystkiego, co dzieje się w kosmosie. Jeśli wydobycie surowców na orbicie stanie się normą, wielkie projekty — od gigantycznych teleskopów po stałe habitaty — mogą stać się bardziej realne, niż dziś się wydaje.
